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Vacinas tornando-se e terapêutica explorando a estrutura em ácidos nucleicos esféricos

Thought LeadersDr. Chad MirkinDirector International Institute for Nanotechnology

O Dr. Chade Mirkin, director do instituto internacional para a nanotecnologia fala à ciência da vida Notícia-Médica sobre o uso de ácidos nucleicos esféricos (SNAs) nas vacinações e nos tratamentos para a doença, e o que mostra sobre a importância da estrutura na revelação farmacêutica.

Que são ácidos nucleicos esféricos (SNAs)?

Os ácidos nucleicos esféricos (SNAs) são as estruturas que são feitas tomando nanoparticles e sintetizando as pequenas notícias curtos do ADN ou do RNA que são terminadas com grupos que podem quimicamente ligar às partículas. Sob circunstâncias apropriadas, você pode carregar acima as pequenas notícias curtos do ADN ou do RNA na superfície das partículas de modo que adotem a forma do núcleo central da partícula.

ácido nucleico

Crédito de imagem: Christoph Burgstedt/Shutterstock.com

Que propriedades fazem SNAs útil para a investigação médica e a revelação?

O que é realmente interessante sobre um SNA é que, em uma base da seqüência, tem naturalmente propriedades completamente diferentes a seu primo linear. Interage com os sistemas biológicos completamente diferentemente.

Por exemplo, se você alimenta ácidos nucleicos lineares às pilhas humanas, rejeitá-las-ão. A razão atrás desta é que a membrana de pilha negativamente - cobrado e o ADN é igualmente negativamente - está cobrada.

Contudo, se você toma que o mesmo grupo de costas do ADN e as arranja no formulário esférico do ácido nucleico, não somente vão dentro, elas vão em melhor do que qualquer coisa conhecida para o homem.

Esta é uma observação interessante. A razão para ela é que há receptors na superfície das pilhas que reconhecem os oligonucleotides aglomerados sob a forma do ácido nucleico esférico. Estes receptors, chamados os receptors do SCAVENGER, localizam-nos na membrana de pilha e facilitam-nos então um processo chamado endocytosis caveolae-negociado.

Uma vez que interiorizado, você pode então usar aquelas estruturas para fazer medidas dentro das pilhas. Você pode igualmente usá-los para regular o que as pilhas fazem. Você pode usá-los nas aproximações regulamentares do gene, você pode usá-las como agentes immunostimulatory, e você pode usá-los para desenvolver muitas ferramentas analíticas e terapêutica possível.

Como podem estas propriedades ser exploradas na criação de vacinas baseadas SNA?

Com uma vacina, você tem dois componentes básicos. Você tem algo chamado um assistente, que seja uma molécula que estimule seu sistema imunitário, e você tem algo chamado um antígeno, tipicamente uma assinatura do peptide que ajude o comboio o sistema imunitário.

Com uma vacina esférica do ácido nucleico, você aproveita-se do facto de que este tipo de arquitetura pode incorporar pilhas tais como pilhas dendrítico e as pilhas da antígeno-apresentação que são realmente importantes no sistema imunitário. Determinadas seqüências do ADN ou do RNA podem ser usadas para estimular selectivamente aquelas pilhas.

Além, podem levar coisas dentro com elas se você põe algo em seus núcleos ou carrega em cima deles um tipo particular de antígeno, por exemplo, as estruturas que treinam o sistema imunitário treinando pilhas de T para dar uma resposta muito selectiva do assassino.

Por exemplo, se você está tentando desenvolver uma vacina do cancro, você toma basicamente um ácido nucleico esférico feito das moléculas adjuvantes apropriadas e você carrega nelas, ou nelas, as assinaturas apropriadas do peptide que são originais 2 aquelas células cancerosas. Você então estimula localmente, por exemplo, a injecção subcutâneo. Você treina aquelas pilhas para treinar pilhas de T para sair selectivamente no sistema linfático, as pilhas do achado que têm aquelas assinaturas, células cancerosas, e para as lyse selectivamente.

vacinação

Crédito de imagem: PhotobyTawat/Shutterstock.com

Você demonstrou recentemente a capacidade de SNAs para entregar o ADN às regiões diferentes do corpo. Pode você dizer-nos mais sobre esta pesquisa?

Além do que a obtenção em pilhas bem, os ácidos nucleicos esféricos têm perfis muito diferentes do biodistribution do que ácidos nucleicos lineares. Assim, quando são administrados sistemàtica, vão a todas as regiões do corpo. Podem entrar no pulmão, eles podem incorporar as pilhas epiteliais, eles podem entrar no fígado, podem cruzar a barreira do sangue-cérebro, e podem obter no coração.

A estrutura do SNA faz uma diferença em um nível básico, mas igualmente significa que você pode então usar esta compreensão para começar a criar aproximações novas às terapias. Muito recentemente, nós aprendemos como tomar profundamente ácidos nucleicos esféricos no cérebro intrathecally injetando os na medula espinal, que lhes dá o acesso a todas as partes do cérebro.

Isto é emocionante para a revelação das drogas tratar desordens neurodegenerative. Em conseqüência, nós estamos começando a olhar este primeiro na área da ataxia de Friedreich, uma doença genética que afecte um número de pessoas significativo, mas igualmente na atrofia muscular espinal, uma doença que afecte jovens crianças. Nós igualmente estamos apontando investigar uma vasta gama de outros tipos de desordens, tais como a doença de Huntington, a doença de Parkinson, e a doença de Alzheimer.

 

Vacinas da próxima geração com ácidos nucleicos esféricos (SNAs) de AZoNetwork em Vimeo.

Em Pittcon 2018, você apresentou a três SNAs estrutural que teve as eficiências antitumorosas de deferimento. Como estas estruturas diferem e como esta mudou sua capacidade para visar os tumores?

Uma das coisas interessantes sobre a revelação vacinal é que em alguns aspectos está surpreendendo o trabalho das vacinas mesmo de todo. Quando você obtem uma vacina, o assistente e o antígeno frequentemente apenas coinjected em uma pessoa e então você deixa a natureza tomar seu curso. Você não controla as propriedades da actividade ou do biodistribution apresentando as em uma estrutura particular.

O que nós fizemos com as vacinas esféricas do ácido nucleico somos nós aprendemos em primeiro lugar como controlar a quantidade de assistente, em segundo lugar como controlar a quantidade de antígeno, e em terceiro lugar como apresentá-las em maneiras diferentes.

Eu penso que a maneira convencional que os povos desenvolvem vacinas são a aproximação do misturador, que consiste tomar as acções dos componentes, pondo os dentro e a espera elas trabalham. Se trabalham, você pode ser executado com ela. Se não trabalham, você transporta-se sobre ao grupo seguinte de componentes.

Nós fizemos a pergunta básica: a estrutura faz uma diferença? Diga que você tem algo que trabalha, pode você o fazer melhor controlando a estrutura na maneira que aqueles componentes são apresentados no contexto de um ácido nucleico esférico?

A resposta é que a estrutura faz uma diferença enorme. Nós pudemos olhar sistematicamente três estruturas diferentes através de muitos modelos animais diferentes para o cancro, e nós mostramos consistentemente que uma das três estruturas outperforms a outro substancialmente.

Em um fim do espectro, você tem vacinas completamente ineficazes, e no outro caso, você tem vacinas totalmente curativas, que é notável. Isso tem muitas implicações. Uma implicação é que diz que nós estamos projectando provavelmente vacinas incorrectamente e nós podemos fazer muito melhor.

Uma segunda implicação é que o faz querer saber sobre onde os povos procuraram os componentes possíveis para assistentes e os antígenos e decididos eles não trabalharam em uma vacina. Têm os componentes errados, ou têm a estrutura errada? Poder-se-ia ter sido que tiveram componentes perfeitamente finos, mas apresentaram-nos na maneira incorrecta para o tipo de resposta que quiseram.

 

Estão como distante as vacinas baseadas em ácidos nucleicos esféricos do uso clínico rotineiro?

Estão no horizonte. Há umas séries inteiras de drogas baseadas nos ácidos nucleicos esféricos que estão agora em ensaios clínicos humanos, tais como drogas para doenças como a psoríase e a dermatite atópica, e igualmente para o multiforme do glioblastoma, um formulário mortal do cancro cerebral.

Há mesmo drogas nos ensaios clínicos para tratar uma grande variedade de cancros onde você usa ácidos nucleicos esféricos como um estimulante para o sistema imunitário. Há igualmente onde você se acopla que a estimulação com drogas chamou os inibidores do ponto de verificação que podem lhe dar um tipo combinado de resposta.

Nós estamos empurrando sistematicamente a revelação de ácidos nucleicos esféricos do benchtop em um laboratório para a clínica. Há agora muitos tiros em fazer isto acontece e muitas experimentações principais em curso que estão indo dizer a história que vai para a frente. Esperançosamente, está indo ser uma história muito brilhante para ácidos nucleicos esféricos e serão usados amplamente tratando muitas doenças diferentes.

tumor cerebral

Crédito de imagem: Kateryna Kon/Shutterstock.com

Que os próximos anos olham como para você em sua pesquisa?

Nós queremos realmente empurrar este conceito da estrutura que faz uma diferença. Eu sou um químico treinando. Eu acredito que se você olha a história da revelação farmacêutica, a estrutura foi sempre importante. As mudanças às vezes muito subtis na estrutura de uma droga podem ter um impacto realmente grande em seu desempenho.

O mesmo tem que ser verdadeiro com vacinas; nós apenas não tivemos uma plataforma a olhar sistematicamente como a estrutura faz uma diferença lá. Contudo, agora nós fazemos. Nós estamos indo realmente empurrar este conceito da vacinologia racional, a ideia que racional projecte com uma compreensão de como a estrutura traduz às diferenças da actividade e pode conduzir ao desempenho aumentado em termos da terapêutica.

Eu penso que este é um conceito realmente importante, não apenas para ácidos nucleicos esféricos, mas para nanomedicines e aproximações macromoleculares às medicinas se tornando geralmente, porque você tende a se mover longe da arquitetura discreta.

Mais grande você vai, mais complexo você obtem. Contudo, eu penso que igualmente cria uma oportunidade que as considerações estruturais lá poderiam ser um botão importante que você possa girar para ajustar a eficácia.

Por que você veio a Pittcon?

Pittcon é grande. Fazem um trabalho fenomenal de atrair povos espertos super ao que área estão. Têm no equipamento avançado e nas capacidades do indicador, e unem um programa científico que seja verdadeiramente espectacular e atraem alguma do melhor e mais brilhante do mundo inteiro.

É uma grande maneira de aprender sobre tudo importante em termos da ciência, da instrumentação, e da ciência que está sendo conduzida com essa instrumentação.

Por que pense que você Pittcon é importante para a indústria da química analítica e a indústria total da ciência?

Pittcon é central à indústria analítica da ciência do todo. Eu não penso que há todo o outro local de encontro que unir uma mostra melhor e unir uma plataforma melhor do último modelo, sobre o lado do instrumento e sobre o lado da ciência. Se eu penso de uma mostra que eu quero ir a, é Pittcon.

Sobre o Dr. Chade Mirkin

O Dr. Chade A. Mirkin é o director do instituto internacional para a nanotecnologia e o prof. de George B. Rathmann da química, engenharia química & biológica, engenharia biomedicável, ciência & engenharia de materiais, e medicina na Universidade Northwestern.

É um químico e um perito mundialmente famoso do nanoscience, que seja sabido para suas descoberta e revelação de ácidos nucleicos esféricos (SNAs) e biodetection SNA-baseado e esquemas terapêuticos, Mergulho-Pena Nanolithography (DPN) e metodologias nanopatterning modilhão-livres relativas, litografia do Em-Fio (OWL), e litografia coaxial (CARVÃO), e contribuições para a síntese supramolecular da química e do nanoparticle.

É o autor sobre de 780 manuscritos e sobre 1.200 solicitudes de patente no mundo inteiro (sobre 350 emitidos), e é o fundador das empresas múltiplas, incluindo Nanosphere, AuraSense, e Exicure, que estão comercializando aplicações da nanotecnologia nas ciências da vida e na biomedicina.

Chade A. MirkinMirkin foi reconhecido com sobre os 230 nacionais e as concessões internacionais, incluindo o prêmio de Kabiller em Nanoscience e em Nanomedicine, o prêmio 2016 de Dan David e o prêmio inaugural de Sackler na pesquisa da convergência. Era um membro do Conselho do presidente dos conselheiros na ciência & na tecnologia (a administração de Obama), e é um muito de poucos cientistas a ser elegidos a todas as três academias do nacional dos E.U. É igualmente um companheiro da academia americana das artes e das ciências e da academia nacional dos inventores, entre outros.

Mirkin serviu nos conselhos consultivos editoriais sobre de 30 jornais doutos, incluindo JACS, Angew. Chem., e Adv. Mater.; presentemente, é um editor associado de JACS e e membro da administração do editorial de PNAS. É o editor fundando do jornal pequeno, e co-editou livros bestselling múltiplos.

Mirkin guardara um grau de B.S. de Dickinson Faculdade (1986, eleito no beta Kappa da phi) e um grau do Ph.D. do Penn. Estado Univ. (1989). Era um companheiro pos-doctoral do NSF no MIT antes de transformar-se um professor em Univ do noroeste. em 1991.

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